JP6436381B2

JP6436381B2 - Motor armature and motor

Info

Publication number: JP6436381B2
Application number: JP2014173284A
Authority: JP
Inventors: 角　茂治; 茂治角
Original assignee: Nidec Corp
Current assignee: Nidec Corp
Priority date: 2014-08-27
Filing date: 2014-08-27
Publication date: 2018-12-12
Anticipated expiration: 2034-08-27
Also published as: CN106208427B; US9899884B2; US20160065007A1; CN106208427A; JP2016048991A

Description

本発明は、モータ用電機子及びモータに関する。 The present invention relates to a motor armature and a motor.

モータ駆動時の損失として、巻線の抵抗成分によって生じる銅損と、電機子を構成するコアの物性によって生じる鉄損と、回転運動に伴う摩擦によって生じる機械損とが知られている。鉄損は、さらにヒステリシス損及び渦電流損に分類されるが、その大部分が渦電流損で占められている。このため、鉄損を低減してモータの効率を向上させるには、渦電流損を低減する必要がある。渦電流は、電磁誘導作用によってコア内に生じる電流であり、コア内の磁束が変化した場合に当該変化を妨げる方向に流れる。渦電流損は、渦電流が流れることによりジュール熱として失われるエネルギーである。 As a loss at the time of driving a motor, a copper loss caused by a resistance component of a winding, an iron loss caused by physical properties of a core constituting an armature, and a mechanical loss caused by friction caused by a rotational motion are known. Iron loss is further classified into hysteresis loss and eddy current loss, most of which is occupied by eddy current loss. For this reason, in order to reduce the iron loss and improve the efficiency of the motor, it is necessary to reduce the eddy current loss. The eddy current is a current generated in the core due to electromagnetic induction, and flows in a direction that prevents the change when the magnetic flux in the core changes. Eddy current loss is energy that is lost as Joule heat when eddy current flows.

コアは、通常、多数の電磁鋼板を積層して構成される。また、各電磁鋼板は、その表面に絶縁層が形成された板状体からなる。板形状の導体における渦電流損Ｐｅは、導体の厚さｈ、周波数ｆ、最大磁束密度Ｂｍ及び磁性体の抵抗率ρを用いた次式で表わされることが知られている。この式によれば、コアに用いられる電磁鋼板の厚さを１／２倍にすれば、渦電流損は１／４倍になることがわかる。つまり、電磁鋼板の厚さが薄くなれば、渦電流損が低減することがわかる。

The core is usually configured by laminating a number of electromagnetic steel plates. Each electromagnetic steel plate is made of a plate-like body having an insulating layer formed on the surface thereof. It is known that the eddy current loss Pe in a plate-shaped conductor is expressed by the following equation using the thickness h of the conductor, the frequency f, the maximum magnetic flux density Bm, and the resistivity ρ of the magnetic substance. According to this equation, it can be seen that if the thickness of the electrical steel sheet used for the core is halved, the eddy current loss is ¼. That is, it can be seen that the eddy current loss is reduced when the thickness of the electromagnetic steel sheet is reduced.

また、ステータコアの形状を工夫することにより、鉄損を低減する方法が従来から提案されている（例えば、特許文献１及び２）。特許文献１には、圧縮応力と平行な複数のスリットがバックヨーク部に設けられたコアが記載されている。このような構成を採用することにより、焼き嵌めによる圧縮応力を緩和し、鉄損を低減できることが記載されている。 Moreover, the method of reducing an iron loss by devising the shape of a stator core is proposed conventionally (for example, patent documents 1 and 2). Patent Document 1 describes a core in which a plurality of slits parallel to a compressive stress are provided in a back yoke portion. It is described that by adopting such a configuration, the compressive stress due to shrink fitting can be relieved and the iron loss can be reduced.

特開２０１１−１６０５７８号公報JP 2011-160578 A 特開２０１２−１３５１２３号公報JP2012-135123A

しかしながら、渦電流損を低減するために電磁鋼板の厚さを薄くした場合、電磁鋼板の機械的強度が低下し、また、電磁鋼板の加工が困難になるという問題があった。また、渦電流損を低減するためにバックヨーク部にスリットを設けた場合も、電磁鋼板の機械的強度が低下するという問題があった。 However, when the thickness of the electromagnetic steel sheet is reduced in order to reduce eddy current loss, there is a problem that the mechanical strength of the electromagnetic steel sheet is lowered and it is difficult to process the electromagnetic steel sheet. In addition, when the back yoke portion is provided with a slit in order to reduce eddy current loss, there is a problem that the mechanical strength of the electromagnetic steel sheet is lowered.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、渦電流損を低減することにより、モータの効率を向上させることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to improve the efficiency of a motor by reducing eddy current loss.

本発明の第１の観点からのモータ用電機子は、モータに使用されるモータ用電機子であって、２以上の電磁鋼板が積層され、前記モータの径方向に延びるティース部を有するコアと、前記ティース部に周方向に巻回される導線とを有し、前記電磁鋼板のティース部の表面には、径方向に延びる２以上の第一凹部が位置する。 A motor armature according to a first aspect of the present invention is a motor armature used in a motor, wherein two or more electromagnetic steel plates are laminated, and a core having a teeth portion extending in a radial direction of the motor; And a conductive wire wound in the circumferential direction around the teeth portion, and two or more first recesses extending in the radial direction are located on the surface of the teeth portion of the electromagnetic steel sheet.

本発明によれば、渦電流損を低減することにより、モータの効率を向上させることができる。 According to the present invention, the efficiency of the motor can be improved by reducing the eddy current loss.

本発明の実施の形態１によるモータＭ１の一構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the example of 1 structure of the motor M1 by Embodiment 1 of this invention. 図１のステータ１２の断面を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the cross section of the stator 12 of FIG. 図１のティース部１２Ｔを軸方向から見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the teeth part 12T of FIG. 1 from the axial direction. 図１のティース部１２Ｔを周方向から見た拡大図である。It is the enlarged view which looked at the teeth part 12T of FIG. 1 from the circumferential direction. コア１２０の詳細構成の一例を示した図である。3 is a diagram illustrating an example of a detailed configuration of a core 120. FIG. 図５のＢ−Ｂ切断線によりコア１２０を切断した断面を含む斜視図である。It is a perspective view including the cross section which cut | disconnected the core 120 by the BB cutting line of FIG. コア１２０の断面の他の例を示した斜視図である。5 is a perspective view showing another example of a cross section of the core 120. FIG. 評価用電機子２００を模式的に示した図である。It is the figure which showed the armature for evaluation 200 typically. 比較用電機子２１０を模式的に示した図である。It is the figure which showed the armature 210 for a comparison typically. 第一凹部５１と電磁鋼板１２２の結晶粒層との関係を模式的に示した図である。It is the figure which showed typically the relationship between the 1st recessed part 51 and the crystal grain layer of the electromagnetic steel plate 122. FIG. 本発明の実施の形態２によるコア１２０の詳細構成の一例を示した図である。It is the figure which showed an example of the detailed structure of the core 120 by Embodiment 2 of this invention. 図１１のＣ−Ｃ切断線によりコア１２０を切断した断面を含む斜視図である。It is a perspective view including the cross section which cut | disconnected the core 120 by the CC cut line of FIG.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。本明細書では、便宜上、モータの中心軸Ｊの方向を上下方向として説明するが、本発明によるモータの使用時における姿勢を限定するものではない。また、モータの中心軸Ｊの方向を単に「軸方向」と呼び、中心軸Ｊを中心とする径方向及び周方向を単に「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。同様にして、電機子及びそのコアについても、モータ内に組み込まれた状態においてモータの軸方向、径方向及び周方向と一致する方向を「軸方向」、「径方向」及び「周方向」と呼ぶことにする。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the present specification, for convenience, the direction of the central axis J of the motor will be described as the vertical direction, but the posture of the motor according to the present invention is not limited. The direction of the central axis J of the motor is simply referred to as “axial direction”, and the radial direction and the circumferential direction around the central axis J are simply referred to as “radial direction” and “circumferential direction”. Similarly, for the armature and its core, the directions that coincide with the axial direction, radial direction, and circumferential direction of the motor when incorporated in the motor are referred to as “axial direction”, “radial direction”, and “circumferential direction”. I will call it.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１によるモータＭ１の一構成例を示した図であり、中心軸Ｊを含む平面で切断したときの断面が示されている。モータＭ１は、家電製品、事務機器、医療機器、自動車などの駆動装置の駆動源として使用され、駆動装置の枠体に固定される静止部と、当該静止部により回転可能に支持される回転部とにより構成される。回転部には、シャフト１０及びロータ１１が含まれる。一方、静止部には、ステータ１２、回路基板１３、軸受１４、ブラケット１５及びスペーサ１６が含まれる。以下、これらの各部品について詳しく説明する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a motor M1 according to Embodiment 1 of the present invention, and shows a cross section when cut along a plane including a central axis J. FIG. The motor M1 is used as a drive source of a drive device for home appliances, office equipment, medical equipment, automobiles, and the like, and a stationary portion fixed to the frame of the drive device and a rotating portion that is rotatably supported by the stationary portion. It consists of. The rotating part includes a shaft 10 and a rotor 11. On the other hand, the stationary portion includes the stator 12, the circuit board 13, the bearing 14, the bracket 15, and the spacer 16. Hereinafter, each of these components will be described in detail.

シャフト１０は、軸方向（上下方向）に延びる略円柱状の部材であり、２つの軸受１４により支持され、中心軸Ｊを中心として回転する。 The shaft 10 is a substantially cylindrical member that extends in the axial direction (vertical direction), is supported by two bearings 14, and rotates about the central axis J.

ロータ１１は、シャフト１０とともに回転する部材であり、ステータ１２に対し相対的に回転する。ロータ１１は、ロータホルダ１１０及びロータマグネット１１１により構成される。ロータホルダ１１０は、円筒部１１Ｃ及び底板部１１Ｂにより構成され、軸方向上方に開口を有する有底円筒形状からなる。円筒部１１Ｃは、略円筒形状を有し、ステータ１２の径方向外側に配置される。底板部１１Ｂは、円筒部１１Ｃの下端から径方向内方に延びる板状の部材であり、ステータ１２の下方に配置され、シャフト１０に固定されている。ロータマグネット１１１は、ロータホルダ１１０の円筒部１１Ｃの内周面に固定された磁石である。ロータマグネット１１１の内周面には、ステータ１２と対向する磁極面が形成されている。当該磁極面は、Ｎ極の磁極領域とＳ極の磁極領域とが周方向に交互に並ぶように着磁されている。 The rotor 11 is a member that rotates together with the shaft 10 and rotates relative to the stator 12. The rotor 11 includes a rotor holder 110 and a rotor magnet 111. The rotor holder 110 includes a cylindrical portion 11C and a bottom plate portion 11B, and has a bottomed cylindrical shape having an opening in the upper axial direction. The cylindrical portion 11 C has a substantially cylindrical shape and is disposed on the radially outer side of the stator 12. The bottom plate portion 11 B is a plate-like member that extends radially inward from the lower end of the cylindrical portion 11 C, is disposed below the stator 12, and is fixed to the shaft 10. The rotor magnet 111 is a magnet fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical portion 11C of the rotor holder 110. A magnetic pole surface facing the stator 12 is formed on the inner peripheral surface of the rotor magnet 111. The magnetic pole surface is magnetized so that N-pole magnetic pole regions and S-pole magnetic pole regions are alternately arranged in the circumferential direction.

ステータ１２は、モータＭ１の電機子であり、略円環形状を有し、ブラケット１５に固定されている。また、ステータ１２は、ロータ１１の径方向内側に配置され、ステータ１２の外周面は、間隙を介してロータマグネット１１１と径方向において対向する。 The stator 12 is an armature of the motor M 1, has a substantially annular shape, and is fixed to the bracket 15. Moreover, the stator 12 is arrange | positioned at the radial inside of the rotor 11, and the outer peripheral surface of the stator 12 opposes the rotor magnet 111 in radial direction through a gap | interval.

回路基板１３は、コイル１２１に駆動電流を供給する電子回路（不図示）を搭載した基板であり、略円形の板状体からなる。回路基板１３は、ロータ１１の軸方向上側に配置され、ロータホルダ１１０の軸方向上方の開口と対向する。また、回路基板１３は、ブラケット１５に対応する貫通孔を有する。 The circuit board 13 is a board on which an electronic circuit (not shown) that supplies a drive current to the coil 121 is mounted, and is formed of a substantially circular plate-like body. The circuit board 13 is disposed on the upper side in the axial direction of the rotor 11 and faces the opening in the upper axial direction of the rotor holder 110. The circuit board 13 has a through hole corresponding to the bracket 15.

軸受１４は、シャフト１０を回転自在に支持する部材であり、例えば、玉軸受が用いられる。２つの軸受１４は、いずれもシャフト１０に対して圧入固定され、ブラケット１５に対して隙間嵌めされる。また、これらの軸受１４は、ブラケット１５内に固定されたスペーサ１６を挟んでブラケット１５内に収容されている。 The bearing 14 is a member that rotatably supports the shaft 10, and for example, a ball bearing is used. The two bearings 14 are both press-fitted and fixed to the shaft 10 and are fitted into the bracket 15 with a gap. The bearings 14 are accommodated in the bracket 15 with a spacer 16 fixed in the bracket 15 interposed therebetween.

ブラケット１５は、軸受１４を収容する軸受保持部であり、亜鉛メッキ鋼板などの金属板をプレス加工することにより得られる。ブラケット１５は、ステータ１２の内周面に圧入固定される円筒部１５Ｃと、円筒部１５Ｃの上端から径方向外方に延びるフランジ部１５Ｆとによって構成される。円筒部１５Ｃ内には、略円筒形状のスペーサ１６が収容されている。スペーサ１６をブラケット１５内に圧入することにより、２つの軸受１４がブラケット１５によって支持される。 The bracket 15 is a bearing holding portion that houses the bearing 14, and is obtained by pressing a metal plate such as a galvanized steel plate. The bracket 15 includes a cylindrical portion 15C that is press-fitted and fixed to the inner peripheral surface of the stator 12, and a flange portion 15F that extends radially outward from the upper end of the cylindrical portion 15C. A substantially cylindrical spacer 16 is accommodated in the cylindrical portion 15C. The two bearings 14 are supported by the bracket 15 by press-fitting the spacer 16 into the bracket 15.

図２〜図４は、図１のステータ１２の詳細構成を示した図である。図２は、ステータ１２を図１のＡ−Ａ切断線で切断したときの断面を示した断面図である。図３及び図４は、ステータ１２の一部を拡大して示した拡大図であり、図３には、ティース部１２Ｔを軸方向から見たときの様子が示され、図４には、ティース部１２Ｔを周方向から見たときの様子が示されている。 2 to 4 are diagrams showing a detailed configuration of the stator 12 of FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross section of the stator 12 taken along the line AA in FIG. 3 and 4 are enlarged views showing a part of the stator 12 in an enlarged manner. FIG. 3 shows a state when the tooth portion 12T is viewed from the axial direction, and FIG. The state when the part 12T is seen from the circumferential direction is shown.

＜コア１２０＞
コア１２０は、２以上の電磁鋼板１２２を軸方向（上下方向）に積層した積層体である。例えば、厚さ３５０μｍのケイ素鋼板を２０枚積層することによりコア１２０が得られる。また、コア１２０は、厚さ及び平面形状が同一の電磁鋼板１２２によって構成される。このため、電磁鋼板１２２の平面形状は、コア１２０の平面形状と一致する。コア１２０の平面形状は、環状のコアバック部１２Ｂと、コアバック部１２Ｂの外周縁から径方向外方に延びる複数のティース部１２Ｔと、ティース部１２Ｔの径方向外端にそれぞれ配置された複数のアンブレラ部１２Ｕとによって構成される。 <Core 120>
The core 120 is a laminate in which two or more electromagnetic steel plates 122 are laminated in the axial direction (vertical direction). For example, the core 120 is obtained by stacking 20 silicon steel plates having a thickness of 350 μm. Moreover, the core 120 is comprised with the electromagnetic steel plate 122 with the same thickness and planar shape. For this reason, the planar shape of the electromagnetic steel sheet 122 matches the planar shape of the core 120. The planar shape of the core 120 includes an annular core back portion 12B, a plurality of teeth portions 12T extending radially outward from the outer peripheral edge of the core back portion 12B, and a plurality of teeth disposed at the radially outer ends of the teeth portions 12T. And the umbrella portion 12U.

コアバック部１２Ｂは、周方向に延びる形状を有する。図２〜図４に示されたコアバック部１２Ｂは、円環形状を有する。当該円環形状の中心は、中心軸Ｊと一致する。当該円環形状の径方向の幅は、略一定である。当該円環形状の内周面は、ブラケット１５の円筒部１５Ｃの外周面と対向する。 The core back portion 12B has a shape extending in the circumferential direction. The core back portion 12B shown in FIGS. 2 to 4 has an annular shape. The center of the annular shape coincides with the central axis J. The width of the annular shape in the radial direction is substantially constant. The annular inner peripheral surface faces the outer peripheral surface of the cylindrical portion 15 C of the bracket 15.

ティース部１２Ｔは、径方向に延びる形状を有する。また、ティース部１２Ｔの一端にはコアバック部１２Ｂが配置され、ティース部１２Ｔの他端にはアンブレラ部１２Ｕが配置されている。図２〜図４に示されたティース部１２Ｔは、コアバック部１２Ｂよりも径方向外側に配置されている。つまり、ティース部１２Ｔの径方向内端にコアバック部１２Ｂが配置され、ティース部１２Ｔの径方向外端にアンブレラ部１２Ｕが配置されている。また、ティース部１２Ｔは、周方向の幅を一定に維持しつつ径方向に直線的に延びる略矩形の形状を有する。 Teeth portion 12T has a shape extending in the radial direction. Moreover, the core back part 12B is arrange | positioned at the end of the teeth part 12T, and the umbrella part 12U is arrange | positioned at the other end of the teeth part 12T. The tooth part 12T shown by FIGS. 2-4 is arrange | positioned in the radial direction outer side rather than the core back part 12B. That is, the core back portion 12B is disposed at the radially inner end of the teeth portion 12T, and the umbrella portion 12U is disposed at the radially outer end of the teeth portion 12T. Further, the tooth portion 12T has a substantially rectangular shape extending linearly in the radial direction while maintaining a constant circumferential width.

アンブレラ部１２Ｕは、ティース部１２Ｔの一端に設けられ、周方向に延びる形状を有する。アンブレラ部１２Ｕの周方向の幅は、ティース部１２Ｔよりも広い。アンブレラ部１２Ｕの径方向の長さは、ティース部１２Ｔよりも短い。図２〜図４に示されたアンブレラ部１２Ｕは、ティース部１２Ｔの径方向外端に設けられている。また、アンブレラ部１２Ｕの外周面は、ロータ１１の内周面と対向する。このため、ロータ１１によって生成される磁束の一部は、アンブレラ部１２Ｕの外周面を通って、コア１２０内に入り、アンブレラ部１２Ｕ内に略径方向の磁界を形成する。 The umbrella part 12U is provided at one end of the tooth part 12T and has a shape extending in the circumferential direction. The circumferential width of the umbrella portion 12U is wider than that of the tooth portion 12T. The length of the umbrella portion 12U in the radial direction is shorter than that of the tooth portion 12T. The umbrella portion 12U shown in FIGS. 2 to 4 is provided at the radially outer end of the teeth portion 12T. Further, the outer peripheral surface of the umbrella portion 12 U faces the inner peripheral surface of the rotor 11. For this reason, a part of the magnetic flux generated by the rotor 11 passes through the outer peripheral surface of the umbrella portion 12U and enters the core 120 to form a substantially radial magnetic field in the umbrella portion 12U.

＜コイル１２１＞
コイル１２１は、コア１２０に巻回された導線により構成される。当該導線に駆動電流を流すことにより、磁芯としてのコア１２０内に磁束が発生する。このため、アンブレラ部１２Ｕとロータマグネット１１１との間に周方向のトルクが発生し、シャフト１０が中心軸Ｊを中心として回転する。コイル１２１の導線は、ティース部１２Ｔに対し周方向に巻回されている。このため、駆動電流の変化量に応じて、ティース部１２Ｔ内には径方向の磁束が発生する。当該磁束は、ティース部１２Ｔの両端に配置されたアンブレラ部１２Ｕ内及びコアバック部１２Ｂ内を通る。 <Coil 121>
The coil 121 is composed of a conductive wire wound around the core 120. By supplying a drive current to the conducting wire, a magnetic flux is generated in the core 120 as a magnetic core. For this reason, circumferential torque is generated between the umbrella portion 12U and the rotor magnet 111, and the shaft 10 rotates about the central axis J. The conducting wire of the coil 121 is wound around the teeth portion 12T in the circumferential direction. For this reason, a magnetic flux in the radial direction is generated in the tooth portion 12T in accordance with the amount of change in the drive current. The magnetic flux passes through the umbrella part 12U and the core back part 12B disposed at both ends of the tooth part 12T.

なお、コイル１２１の導線は、２以上の電磁鋼板１２２を積層した積層体に対して巻回されている。また、コイル１２１は、コア１２０と導通しないように、例えば、絶縁性の樹脂からなるインシュレータを介在させてティース部１２Ｔに巻回されるが、便宜上、本実施の形態では省略する。なお、インシュレータに代えて、コア１２０に対して絶縁性の粉末の被膜が形成される粉体塗装による絶縁が行われてもよい。 In addition, the conducting wire of the coil 121 is wound around a laminated body in which two or more electromagnetic steel plates 122 are laminated. The coil 121 is wound around the tooth portion 12T with an insulator made of an insulating resin interposed, for example, so as not to be electrically connected to the core 120, but is omitted in the present embodiment for the sake of convenience. In place of the insulator, insulation by powder coating in which an insulating powder film is formed on the core 120 may be performed.

＜渦電流＞
コア１２０内の磁束密度が変化すれば、コア１２０内に渦電流が流れる。渦電流は、磁束に垂直な面内において環状に流れる電流であり、磁束密度の変化を妨げる方向に流れる。コア１２０を構成する各電磁鋼板１２２は、互いに絶縁されているため、渦電流の経路は、各電磁鋼板１２２内に形成され、異なる電磁鋼板１２２に跨がることはない。つまり、渦電流の経路は、各電磁鋼板１２２内の断面であって、上記磁束に垂直な面内に形成される。 <Eddy current>
If the magnetic flux density in the core 120 changes, an eddy current flows in the core 120. The eddy current is an annular current that flows in a plane perpendicular to the magnetic flux, and flows in a direction that hinders the change in magnetic flux density. Since the electromagnetic steel plates 122 constituting the core 120 are insulated from each other, the eddy current path is formed in each electromagnetic steel plate 122 and does not straddle different electromagnetic steel plates 122. That is, the eddy current path is a cross section in each electromagnetic steel sheet 122 and formed in a plane perpendicular to the magnetic flux.

図５及び図６は、コア１２０の詳細構成の一例を示した図である。図４は、コイル１２１が取り付けられていない状態のコア１２０を示した拡大図であり、図３と同様、軸方向から見たときの様子が示されている。また、図６は、図５のＢ−Ｂ切断線によりコア１２０を切断した断面を含む斜視図である。 5 and 6 are diagrams showing an example of a detailed configuration of the core 120. FIG. FIG. 4 is an enlarged view showing the core 120 in a state where the coil 121 is not attached. Similarly to FIG. 3, the state when viewed from the axial direction is shown. FIG. 6 is a perspective view including a cross section of the core 120 taken along the line BB in FIG.

＜凹部５１〜５３＞
コア１２０を構成する各電磁鋼板１２２の表面には凹部５１〜５３が設けられる。凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２のティース部１２Ｔ、アンブレラ部１２Ｕ及びコアバック部１２Ｂにそれぞれ形成される。凹部５１〜５３の深さｄは、電磁鋼板１２２の厚さｈよりも短く、凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２を軸方向に貫通していない。例えば、厚さｈが３５０μｍの電磁鋼板１２２に対し、深さｄが１００μｍの凹部５１〜５３が形成される。また、凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２の表面上に細長い形状の開口を有する。細長いとは、凹部の溝の幅よりも凹部が延びる方向の長さの方が大きいことをいう。つまり、凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２の溝部として形成される。 <Concavities 51-53>
Concave portions 51 to 53 are provided on the surface of each electromagnetic steel sheet 122 constituting the core 120. Recesses 51 to 53 are formed in teeth portion 12T, umbrella portion 12U and core back portion 12B of electromagnetic steel sheet 122, respectively. The depth d of the recesses 51 to 53 is shorter than the thickness h of the electromagnetic steel sheet 122, and the recesses 51 to 53 do not penetrate the electromagnetic steel sheet 122 in the axial direction. For example, recesses 51 to 53 having a depth d of 100 μm are formed on the electromagnetic steel sheet 122 having a thickness h of 350 μm. Further, the recesses 51 to 53 have an elongated opening on the surface of the electromagnetic steel plate 122. The term “elongate” means that the length in the direction in which the concave portion extends is larger than the width of the groove of the concave portion. That is, the recesses 51 to 53 are formed as groove portions of the electromagnetic steel plate 122.

渦電流は、主として電磁鋼板１２２の表面付近を流れる。このため、電磁鋼板１２２に凹部５１〜５３を形成することにより、渦電流の経路を蛇行させ、その経路長を長くすることができる。その結果、経路における電気抵抗Ｒが増大し、渦電流Ｉが減少する。渦電流損は、渦電流が流れることによって発生するジュール熱による損失であり、一般に、Ｒ×Ｉ^２として与えられる。従って、電磁鋼板１２２に凹部５１〜５３が設けられることにより、渦電流損を抑制し、モータＭ１の効率を向上させることができる。しかも、電磁鋼板１２２を貫通するスリットを設ける場合に比べて、電磁鋼板１２２の機械的強度を確保することができる。 Eddy current flows mainly near the surface of the electromagnetic steel sheet 122. For this reason, by forming the recesses 51 to 53 in the electromagnetic steel sheet 122, the path of the eddy current can meander and the path length can be increased. As a result, the electrical resistance R in the path increases and the eddy current I decreases. Eddy current loss is a loss due to Joule heat generated by the flow of eddy current, and is generally given as R × I ² . Therefore, by providing the magnetic steel sheet 122 with the recesses 51 to 53, eddy current loss can be suppressed and the efficiency of the motor M1 can be improved. And compared with the case where the slit which penetrates the electromagnetic steel plate 122 is provided, the mechanical strength of the electromagnetic steel plate 122 can be ensured.

また、凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２内を通る磁束の方向と略同一の方向に延びる形状を有する。渦電流は磁束に垂直な面内を流れることから、凹部５１〜５３の延伸方向を磁束の方向と略一致させることにより、軸方向から平面視した場合に凹部５１〜５３が渦電流と交差し、渦電流の発生を効果的に抑制することができる。また、３以上の凹部５１〜５３が略平行に配列し、隣接する凹部５１〜５３の間隔が略同一となることにより、渦電流を更に効果的に抑制することができる。 Moreover, the recessed parts 51-53 have the shape extended in the substantially the same direction as the direction of the magnetic flux which passes the inside of the electromagnetic steel plate 122. FIG. Since the eddy current flows in a plane perpendicular to the magnetic flux, the recesses 51 to 53 intersect the eddy current when viewed in plan from the axial direction by making the extending direction of the recesses 51 to 53 substantially coincide with the direction of the magnetic flux. The generation of eddy current can be effectively suppressed. Moreover, the eddy current can be more effectively suppressed by arranging the three or more concave portions 51 to 53 substantially in parallel and the intervals between the adjacent concave portions 51 to 53 being substantially the same.

凹部５１〜５３は、例えば、電磁鋼板１２２にレーザ光を照射することによって形成される。コア１２０は、２以上の電磁鋼板１２２の積層体であるため、各電磁鋼板１２２に僅かな歪みが生じることにより、コア１２０のばらつきが大きくなる場合がある。このため、凹部５１〜５３の加工には、短パルスレーザを用いることが望ましい。特に、ピコ秒パルスレーザ又はフェムト秒パルスレーザを用いれば、凹部５１〜５３の加工時に電磁鋼板１２２に歪みが生じるのを抑制することができる。 The recesses 51 to 53 are formed, for example, by irradiating the electromagnetic steel sheet 122 with laser light. Since the core 120 is a laminated body of two or more electromagnetic steel plates 122, a slight distortion may occur in each of the electromagnetic steel plates 122, which may increase the variation of the core 120. For this reason, it is desirable to use a short pulse laser for processing the recesses 51 to 53. In particular, if a picosecond pulse laser or a femtosecond pulse laser is used, it is possible to suppress distortion of the electromagnetic steel sheet 122 during the processing of the recesses 51 to 53.

凹部５１〜５３の幅は、渦電流損にほとんど影響を与えないことから、電磁鋼板１２２の機械的強度を確保する観点から、凹部５１〜５３の幅は狭い方が望ましい。そこで、凹部５１〜５３の軸方向における断面形状は、電磁鋼板１２２の表面から離れるほど幅が狭くなるＶ字形状として形成される。特に、凹部５１〜５３の開口の幅を深さｄよりも短くし、凹部５１〜５３の断面形状をＶ字形状にすることが望ましい。例えば、凹部５１〜５３の断面は、深さｄ＝１００μｍ、開口の幅ｗ＝２０μｍのＶ字形状として形成される。また、体積比で電磁鋼板１２２の１％以下となるように凹部５１〜５３を配置することが望ましい。 Since the width of the recesses 51 to 53 hardly affects the eddy current loss, the width of the recesses 51 to 53 is preferably narrow from the viewpoint of securing the mechanical strength of the electromagnetic steel sheet 122. Therefore, the cross-sectional shape of the recesses 51 to 53 in the axial direction is formed as a V shape whose width becomes narrower as the distance from the surface of the electromagnetic steel sheet 122 increases. In particular, it is desirable to make the width of the openings of the recesses 51 to 53 shorter than the depth d and make the cross-sectional shape of the recesses 51 to 53 V-shaped. For example, the cross sections of the recesses 51 to 53 are formed in a V shape having a depth d = 100 μm and an opening width w = 20 μm. Moreover, it is desirable to arrange | position the recessed parts 51-53 so that it may become 1% or less of the electromagnetic steel plate 122 by volume ratio.

凹部５１〜５３は、いずれも電磁鋼板１２２の互いに対向する上面及び下面に形成することができる。本明細書では、電磁鋼板１２２の上面に形成された凹部５１〜５３を第一上凹部、第二上凹部及び第三上凹部とそれぞれ呼び、電磁鋼板１２２の下面に形成された凹部５１〜５３を第一下凹部、第二下凹部及び第三下凹部とそれぞれ呼ぶことにする。なお、本実施の形態では、凹部５１〜５３が、いずれも電磁鋼板の上面及び下面に設けられている例について説明するが、凹部５１〜５３は、電磁鋼板１２２の上面又は下面の少なくとも一方に設けられていればよい。 The recesses 51 to 53 can all be formed on the upper and lower surfaces of the electromagnetic steel sheet 122 facing each other. In the present specification, the recesses 51 to 53 formed on the upper surface of the electromagnetic steel sheet 122 are referred to as a first upper recess, a second upper recess, and a third upper recess, respectively, and the recesses 51 to 53 formed on the lower surface of the electromagnetic steel sheet 122. Are referred to as a first lower recess, a second lower recess and a third lower recess, respectively. In this embodiment, an example in which the recesses 51 to 53 are provided on the upper surface and the lower surface of the electromagnetic steel sheet will be described. However, the recesses 51 to 53 are provided on at least one of the upper surface or the lower surface of the electromagnetic steel sheet 122. What is necessary is just to be provided.

＜第一凹部５１＞
第一凹部５１は、電磁鋼板１２２のティース部１２Ｔに形成された凹部である。第一凹部５１は、電磁鋼板１２２の表面上に開口を有する。当該開口は、周方向の幅が径方向の長さよりも短く、径方向に延びる形状を有する。つまり、第一凹部５１は、径方向に延びる溝形状からなる。また、ティース部１２Ｔには、２以上の第一凹部５１が周方向に配列されている。 <First recess 51>
The first recessed portion 51 is a recessed portion formed in the tooth portion 12T of the electromagnetic steel plate 122. The first recess 51 has an opening on the surface of the electromagnetic steel plate 122. The opening has a shape in which the circumferential width is shorter than the radial length and extends in the radial direction. That is, the first concave portion 51 has a groove shape extending in the radial direction. Further, two or more first concave portions 51 are arranged in the circumferential direction in the tooth portion 12T.

ティース部１２Ｔ内には径方向に磁束が通る。このため、第一凹部５１を径方向に延伸させることにより、軸方向から平面視した場合に第一凹部５１を渦電流と交差させ、渦電流損を抑制することができる。また、好ましくは、２以上の第一凹部５１を周方向に配列させることにより、より渦電流を抑制することができる。さらに、３以上の第一凹部５１を略同一の間隔で配列させることにより、渦電流をより効果的に抑制することができる。 A magnetic flux passes through the teeth portion 12T in the radial direction. For this reason, by extending the 1st recessed part 51 to radial direction, when planarly viewed from an axial direction, the 1st recessed part 51 can be made to cross | intersect an eddy current and an eddy current loss can be suppressed. Preferably, eddy currents can be further suppressed by arranging two or more first recesses 51 in the circumferential direction. Furthermore, eddy currents can be more effectively suppressed by arranging three or more first recesses 51 at substantially the same intervals.

図６の第一上凹部５１Ａは、電磁鋼板１２２の上面に設けられた第一凹部５１であり、図６の第一下凹部５１Ｂは、電磁鋼板１２２の下面に設けられた第一凹部５１である。つまり、第一凹部５１は、電磁鋼板１２２の上面及び下面に配置されている。 The first upper recess 51A in FIG. 6 is the first recess 51 provided on the upper surface of the electromagnetic steel plate 122, and the first lower recess 51B in FIG. 6 is the first recess 51 provided on the lower surface of the electromagnetic steel plate 122. is there. That is, the first recess 51 is disposed on the upper surface and the lower surface of the electromagnetic steel plate 122.

第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂが異なる位置に配置されていれば、同じ位置に配置されている場合に比べて、電磁鋼板１２２の機械的強度をより増大させることができるとともに、渦電流の経路長をより長くすることができる。このため、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、周方向の異なる位置に配置されていることが望ましい。例えば、第一上凹部５１Ａの少なくとも１つが、周方向において互いに隣り合う２つの第一下凹部５１Ｂの間に配置され、あるいは、第一下凹部５１Ｂの少なくとも１つが、周方向において互いに隣り合う２つの第一上凹部５１Ａの間に配置されることが望ましい。さらに、全ての第一上凹部５１Ａ及び全ての第一下凹部５１Ｂが、周方向の異なる位置に配置されていることがより望ましい。特に、図６に示した通り、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂが、周方向において交互に配置される構成が望ましい。 If the first upper concave portion 51A and the first lower concave portion 51B are arranged at different positions, the mechanical strength of the electromagnetic steel sheet 122 can be further increased as compared with the case where the first upper concave portion 51B and the first lower concave portion 51B are arranged at the same position, and the vortex The path length of the current can be made longer. For this reason, it is desirable that the first upper concave portion 51A and the first lower concave portion 51B are arranged at different positions in the circumferential direction. For example, at least one of the first upper recesses 51A is disposed between two first lower recesses 51B adjacent to each other in the circumferential direction, or at least one of the first lower recesses 51B is adjacent to each other in the circumferential direction. It is desirable to arrange between the two first upper recesses 51A. Furthermore, it is more desirable that all the first upper recesses 51A and all the first lower recesses 51B are arranged at different positions in the circumferential direction. In particular, as shown in FIG. 6, a configuration in which the first upper recesses 51 A and the first lower recesses 51 B are alternately arranged in the circumferential direction is desirable.

さらに、第一上凹部５１Ａは、互いに隣り合う２つの第一下凹部５１Ｂの略中央に配置されることが望ましく、第一下凹部５１Ｂの位置は、互いに隣り合う２つの第一上凹部５１Ａの略中央に配置されることが望ましい。また、第一凹部５１の間隔ｓは、コイル１２１を構成する導線の巻回ピッチｐよりも小さいことが望ましい。第一凹部５１の間隔ｓは、互いに隣接する第一凹部５１の開口縁部間における距離である。巻回ピッチｐは、互いに隣接する導線の中心間の距離である。 Furthermore, it is desirable that the first upper recess 51A is disposed at substantially the center of the two first lower recesses 51B adjacent to each other, and the position of the first lower recess 51B is the position of the two first upper recesses 51A adjacent to each other. It is desirable to be arranged in the approximate center. In addition, the interval s between the first recesses 51 is desirably smaller than the winding pitch p of the conductors that constitute the coil 121. The space | interval s of the 1st recessed part 51 is the distance between the opening edge parts of the 1st recessed part 51 which adjoins mutually. The winding pitch p is a distance between the centers of the conducting wires adjacent to each other.

図７は、コア１２０の詳細構成の他の例を示した図である。図７は、図６と同様、図５のＢ−Ｂ切断線によりコア１２０を切断した断面を含む斜視図である。図７において、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、周方向の異なる位置に配置されている。また、第一上凹部５１Ａは、互いに隣り合う２つの第一下凹部５１Ｂの間に配置され、第一下凹部５１Ｂは互いに隣り合う２つの第一上凹部５１Ａの間に配置されている。つまり、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、周方向において交互には配置されていないが、互いに隣接する２つの第一上凹部５１Ａの組み合わせと、互いに隣接する２つの第一下凹部５１Ｂの組み合わせとが、周方向において交互に配置されている。 FIG. 7 is a diagram showing another example of the detailed configuration of the core 120. FIG. 7 is a perspective view including a cross section obtained by cutting the core 120 along the BB cutting line of FIG. In FIG. 7, the first upper recess 51A and the first lower recess 51B are arranged at different positions in the circumferential direction. The first upper recess 51A is disposed between two first lower recesses 51B adjacent to each other, and the first lower recess 51B is disposed between two first upper recesses 51A adjacent to each other. That is, the first upper recess 51A and the first lower recess 51B are not alternately arranged in the circumferential direction, but a combination of the two first upper recesses 51A adjacent to each other and the two first lower recesses adjacent to each other. Combinations of 51B are alternately arranged in the circumferential direction.

＜第二凹部５２＞
第二凹部５２は、電磁鋼板１２２のアンブレラ部１２Ｕに形成された凹部である。第二凹部５２は、電磁鋼板１２２の表面上に開口を有する。当該開口は、周方向の幅が径方向の長さよりも短く、略径方向に延びる形状を有する。つまり、第二凹部５２は、略径方向に延びる溝形状からなる。また、アンブレラ部１２Ｕには、２以上の第二凹部５２が周方向に配列されている。 <Second recess 52>
The second recess 52 is a recess formed in the umbrella portion 12U of the electromagnetic steel plate 122. Second recess 52 has an opening on the surface of electromagnetic steel sheet 122. The opening has a shape in which the circumferential width is shorter than the radial length and extends substantially in the radial direction. That is, the second recess 52 has a groove shape extending in a substantially radial direction. In addition, two or more second concave portions 52 are arranged in the circumferential direction in the umbrella portion 12U.

第二凹部５２は、アンブレラ部１２Ｕ内を通る磁束の方向に略一致するように配置されている。第二凹部５２の延伸方向を磁束の方向と略一致させることにより、軸方向から平面視した場合に第二凹部５２を渦電流と交差させ、渦電流損を効果的に抑制することができる。また、２以上の第二凹部５２を周方向に配列させることにより、より渦電流を抑制することができる。 The second recess 52 is disposed so as to substantially coincide with the direction of the magnetic flux passing through the umbrella portion 12U. By making the extending direction of the second recess 52 substantially coincide with the direction of the magnetic flux, the second recess 52 can intersect with the eddy current when viewed in plan from the axial direction, and eddy current loss can be effectively suppressed. Moreover, an eddy current can be suppressed more by arranging the 2 or more 2nd recessed parts 52 in the circumferential direction.

第二凹部５２は、略径方向に延びるが、隣接する第二凹部５２の間隔は、径方向外側にいくほど大きくなる。具体的には、アンブレラ部１２Ｕの周方向の中央付近では、第二凹部５２は径方向に直線的に延びる。一方、周方向の両端付近では、隣接する第二凹部５２の間隔がロータ１１に向かうにつれて大きくなる。 The second recess 52 extends substantially in the radial direction, but the interval between the adjacent second recesses 52 increases toward the outer side in the radial direction. Specifically, the second recess 52 extends linearly in the radial direction in the vicinity of the center in the circumferential direction of the umbrella portion 12U. On the other hand, in the vicinity of both ends in the circumferential direction, the interval between the adjacent second recesses 52 becomes larger toward the rotor 11.

また、第二凹部５２は、電磁鋼板１２２の上面及び下面に配置される。上面に形成される第二上凹部と、下面に形成される第二下凹部とは、互いに異なる位置に配置されることが望ましい。例えば、第二上凹部の少なくとも１つが、周方向において互いに隣り合う２つの第二下凹部の間に配置され、あるいは、第二下凹部の少なくとも１つが、周方向において互いに隣り合う２つの第二上凹部の間に配置される。また、全ての第二上凹部と、全ての第二下凹部が、周方向の異なる位置に配置されていることがより望ましい。特に、第二上凹部及び第二下凹部が、周方向において交互に配置される構成が望ましい。さらに、第二上凹部の位置は、周方向において互いに隣り合う第二下凹部の略中央であることが望ましく、第二下凹部の位置は、周方向において互いに隣り合う第二上凹部の略中央であることが望ましい。 The second recess 52 is disposed on the upper surface and the lower surface of the electromagnetic steel plate 122. The second upper recess formed on the upper surface and the second lower recess formed on the lower surface are desirably arranged at different positions. For example, at least one of the second upper recesses is disposed between two second lower recesses adjacent to each other in the circumferential direction, or at least one of the second lower recesses is adjacent to each other in the circumferential direction. It arrange | positions between upper recessed parts. In addition, it is more desirable that all the second upper recesses and all the second lower recesses are arranged at different positions in the circumferential direction. In particular, a configuration in which the second upper concave portion and the second lower concave portion are alternately arranged in the circumferential direction is desirable. Furthermore, it is desirable that the position of the second upper recess is substantially the center of the second lower recesses adjacent to each other in the circumferential direction, and the position of the second lower recess is approximately the center of the second upper recesses adjacent to each other in the circumferential direction. It is desirable that

アンブレラ部１２Ｕは、ティース部１２Ｔの径方向外端に設けられ、ロータ１１と対向する。このため、アンブレラ部１２Ｕ内には、コイル１２１の駆動電流によって生じる磁束と、ロータ１１の磁石によって生じる磁束とが存在する。しかも、両者の磁束密度を比較すれば後者の方が大きい場合が多い。このため、アンブレラ部１２Ｕ内には、ティース部１２Ｔ内よりも大きな磁界が形成され、より大きな渦電流損が生じ得る。このため、互いに隣り合う第二凹部５２の間隔は、互いに隣り合う第一凹部５１の間隔よりも狭いことが望ましい。例えば、第二凹部５２の間隔の最小値は、第一凹部５１の間隔の最小値よりも小さいことが望ましい。また、第二凹部５２の間隔の平均値は、第一凹部５１の平均値よりも小さいことが望ましい。 The umbrella part 12U is provided at the radially outer end of the tooth part 12T and faces the rotor 11. For this reason, the magnetic flux generated by the drive current of the coil 121 and the magnetic flux generated by the magnet of the rotor 11 exist in the umbrella portion 12U. Moreover, if the magnetic flux densities of the two are compared, the latter is often larger. For this reason, a larger magnetic field is formed in the umbrella portion 12U than in the teeth portion 12T, and a larger eddy current loss may occur. For this reason, it is desirable that the interval between the second recesses 52 adjacent to each other is narrower than the interval between the first recesses 51 adjacent to each other. For example, the minimum value of the interval between the second recesses 52 is desirably smaller than the minimum value of the interval between the first recesses 51. In addition, the average value of the interval between the second recesses 52 is desirably smaller than the average value of the first recesses 51.

＜第三凹部５３＞
第三凹部５３は、コアバック部１２Ｂに形成された凹部である。第三凹部５３は、略周方向に延びる開口を有する。当該開口は、径方向の幅が周径方向の長さよりも短く、周径方向に延びる形状を有する。つまり、第三凹部５３は、周方向に延びる溝形状からなる。コアバック部１２Ｂ内には、周方向に磁束が通ることから、第三凹部５３が周方向に延伸することにより、軸方向から平面視した場合に第三凹部５３が渦電流と交差し、渦電流損を抑制することができる。 <Third recess 53>
The 3rd recessed part 53 is a recessed part formed in the core back part 12B. The third recess 53 has an opening extending in the substantially circumferential direction. The opening has a shape in which the radial width is shorter than the circumferential length and extends in the circumferential direction. That is, the 3rd recessed part 53 consists of groove shape extended in the circumferential direction. Since the magnetic flux passes in the circumferential direction in the core back portion 12B, the third concave portion 53 extends in the circumferential direction, so that the third concave portion 53 intersects the eddy current when viewed in plan from the axial direction, and the vortex Current loss can be suppressed.

また、２以上の第三凹部５３を径方向に配列させることにより、より渦電流を抑制することができる。さらに、３以上の第三凹部５３を略同一の間隔で配列させることにより、渦電流をより抑制することができる。 Moreover, an eddy current can be suppressed more by arranging two or more 3rd recessed parts 53 to radial direction. Furthermore, eddy currents can be further suppressed by arranging three or more third recesses 53 at substantially the same intervals.

また、第三凹部５３は、電磁鋼板１２２の互いに対向する上面及び下面に配置される。上面に形成される第三上凹部と、下面に形成される第三下凹部とは、互いに異なる位置に配置されることが望ましい。例えば、第三上凹部の少なくとも１つが、径方向において互いに隣り合う第三下凹部の間に配置され、あるいは、第三下凹部の少なくとも１つが、径方向において互いに隣り合う第三上凹部の間に配置されることが望ましい。また、全ての第三上凹部と、全ての第三下凹部が、径方向の異なる位置に配置されていることがより望ましい。特に、第三上凹部及び第三下凹部が、径方向において交互に配置される構成が望ましい。さらに、第三上凹部の位置は、径方向において互いに隣り合う第三下凹部の略中央であることが望ましく、第三下凹部の位置は、径方向において互いに隣り合う第三上凹部の略中央であることが望ましい。 The third recess 53 is disposed on the upper and lower surfaces of the electromagnetic steel plate 122 facing each other. It is desirable that the third upper recess formed on the upper surface and the third lower recess formed on the lower surface are arranged at different positions. For example, at least one of the third upper recesses is disposed between the third lower recesses adjacent to each other in the radial direction, or at least one of the third lower recesses is between the third upper recesses adjacent to each other in the radial direction. It is desirable to be arranged in. Moreover, it is more desirable that all the third upper recesses and all the third lower recesses are arranged at different positions in the radial direction. In particular, a configuration in which the third upper concave portion and the third lower concave portion are alternately arranged in the radial direction is desirable. Furthermore, it is desirable that the position of the third upper recess is substantially the center of the third lower recesses adjacent to each other in the radial direction, and the position of the third lower recess is approximately the center of the third upper recesses adjacent to each other in the radial direction. It is desirable that

＜シミュレーション結果＞
図８及び図９は、渦電流損のシミュレーション結果を模式的に示した図である。図８には、本実施の形態による電磁鋼板１２２を含む評価用電機子２００が示され、図９には、凹部５１が形成されていない従来の電磁鋼板２１１を含む比較用電機子２１０が示されている。 <Simulation results>
8 and 9 are diagrams schematically showing simulation results of eddy current loss. FIG. 8 shows an evaluation armature 200 including the electromagnetic steel sheet 122 according to the present embodiment, and FIG. 9 shows a comparative armature 210 including a conventional electromagnetic steel sheet 211 in which the recess 51 is not formed. Has been.

図８の評価用電機子２００は、１枚の電磁鋼板１２２に導線が巻回されている。電磁鋼板１２２は、図６に示した電磁鋼板である。電磁鋼板１２２の上面には第一上凹部５１Ａが形成されている。電磁鋼板１２２の下面には第一下凹部５１Ｂが形成されている。図６中の左右方向において、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、交互に配置されている。また、電磁鋼板１２２は、厚さｈが３５０μｍである。第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、深さｄが１００μｍ、開口の幅ｗが２０μｍである。また、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂは、短波パルスレーザを照射し、電磁鋼板１２２の体積の略１％を除去することによって形成される。 In the evaluation armature 200 of FIG. 8, a conductive wire is wound around one electromagnetic steel plate 122. The electromagnetic steel plate 122 is the electromagnetic steel plate shown in FIG. A first upper recess 51 A is formed on the upper surface of the electromagnetic steel plate 122. A first lower recess 51 B is formed on the lower surface of the electromagnetic steel plate 122. In the left-right direction in FIG. 6, the first upper concave portions 51A and the first lower concave portions 51B are alternately arranged. The electromagnetic steel sheet 122 has a thickness h of 350 μm. The first upper recess 51A and the first lower recess 51B have a depth d of 100 μm and an opening width w of 20 μm. The first upper recess 51A and the first lower recess 51B are formed by irradiating a short-wave pulse laser to remove approximately 1% of the volume of the electromagnetic steel sheet 122.

図９の比較用電機子２１０は、１枚の電磁鋼板２１１に導線が巻回されている。電磁鋼板２１１は、一般的なモータ用電機子に用いられる従来の電磁鋼板であり、第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂを有しない点を除き、本実施の形態による電磁鋼板１２２と同一である。 In the comparative armature 210 of FIG. 9, a conducting wire is wound around one electromagnetic steel plate 211. The electromagnetic steel plate 211 is a conventional electromagnetic steel plate used for a general motor armature, and is the same as the electromagnetic steel plate 122 according to the present embodiment except that the first upper recess 51A and the first lower recess 51B are not provided. It is.

コイル１２１に時計方向の駆動電流２０１が流れると、電磁鋼板１２２，２１１内には、紙面と垂直に手前から奥へ向かう磁場２０２が形成される。この磁場２０２が変化したとき、当該変化を抑制するように渦電流２０３が流れる。例えば、磁場２０２が増大した場合であれば、渦電流２０３が反時計方向に流れる。 When a clockwise driving current 201 flows through the coil 121, a magnetic field 202 is formed in the electromagnetic steel plates 122 and 211 from the front to the back perpendicular to the paper surface. When the magnetic field 202 changes, an eddy current 203 flows so as to suppress the change. For example, if the magnetic field 202 increases, the eddy current 203 flows counterclockwise.

同一の条件下において評価用電機子２００及び比較用電機子２１０に生じる渦電流損をシミュレーションで求めたところ、評価用電機子２００は、比較用電機子２１０に比べ、３０％の渦電流損が低減されることがわかった。 When the eddy current loss generated in the evaluation armature 200 and the comparison armature 210 under the same conditions was obtained by simulation, the evaluation armature 200 had 30% eddy current loss compared to the comparison armature 210. It was found that it was reduced.

渦電流２０３は、電磁鋼板１２２，２１１内に形成される環状の経路を流れる。また、渦電流２０３は、主に電磁鋼板１２２，２１１の表面近傍を流れる。このため、図９では、渦電流２０３の経路が、電磁鋼板２１１の表面に沿って延びる滑らかな曲線経路として形成されている。これに対し、図８では、電磁鋼板１２２の上面及び下面に第一上凹部５１Ａ及び第一下凹部５１Ｂが設けられているため、これらを回避するように渦電流２０３の流路が蛇行し流路長が長くなる。その結果、渦電流２０３が減少し、渦電流損も減少する。 The eddy current 203 flows through an annular path formed in the electromagnetic steel plates 122 and 211. Further, the eddy current 203 mainly flows near the surface of the electromagnetic steel plates 122 and 211. For this reason, in FIG. 9, the path of the eddy current 203 is formed as a smooth curved path extending along the surface of the electromagnetic steel sheet 211. On the other hand, in FIG. 8, since the first upper concave portion 51A and the first lower concave portion 51B are provided on the upper surface and the lower surface of the electromagnetic steel sheet 122, the flow path of the eddy current 203 is meandering to avoid these. The road length becomes longer. As a result, the eddy current 203 is reduced and the eddy current loss is also reduced.

本実施の形態による電磁鋼板１２２は、厚さｈが２５０μｍの電磁鋼板を繰り返し折り曲げることによって、厚さｈが３５０μｍとなるように成形したものに相当すると考えることもできる。つまり、厚さ２５０μｍの電磁鋼板と同等の渦電流損を実現しつつ、より大きな機械的強度を確保することができる。 The electrical steel sheet 122 according to the present embodiment can be considered to correspond to an electrical steel sheet having a thickness h of 250 μm, which is formed by repeatedly bending the electrical steel sheet so that the thickness h becomes 350 μm. That is, greater mechanical strength can be ensured while realizing eddy current loss equivalent to that of a 250 μm thick electromagnetic steel sheet.

また、電磁鋼板１２２を薄くすることによるコストの増大を回避しつつ、渦電流損を抑制することができる。軸方向の長さが同一のコア１２０を製作する場合、薄い電磁鋼板１２２を使用すれば、必要となる電磁鋼板１２２の枚数が多くなる。このため、渦電流損を抑制するために電磁鋼板１２２を薄くすれば、コア１２０を製作するための加工工数が増大する。しかしながら、本実施の形態による電磁鋼板１２２は、電磁鋼板１２２を薄くすることなく、渦電流損を抑制しているため、コストを顕著に増大させることなく、渦電流損を抑制することができる。 Moreover, an eddy current loss can be suppressed, avoiding the increase in cost by making the electromagnetic steel plate 122 thin. When the core 120 having the same axial length is manufactured, if the thin electromagnetic steel plate 122 is used, the number of necessary electromagnetic steel plates 122 is increased. For this reason, if the electromagnetic steel sheet 122 is made thin in order to suppress eddy current loss, the number of processing steps for manufacturing the core 120 increases. However, since the electromagnetic steel sheet 122 according to the present embodiment suppresses eddy current loss without reducing the thickness of the electromagnetic steel sheet 122, it is possible to suppress eddy current loss without significantly increasing the cost.

＜結晶粒層３１，３２Ａ，３２Ｂ＞
図１０は、第一凹部５１と、電磁鋼板１２２の結晶粒層との関係を模式的に示した図であり、図５のＢ−Ｂ切断面が拡大して示されている。電磁鋼板１２２は、第一結晶粒層３１と、第一結晶粒層３１の上方及び下方に形成された第二結晶粒層３２Ａ，３２Ｂとより構成される。なお、図中では、第二結晶粒層３２Ａ，３２Ｂにハッチングが付されている。 <Crystal grain layer 31, 32A, 32B>
FIG. 10 is a diagram schematically showing the relationship between the first concave portion 51 and the crystal grain layer of the electromagnetic steel sheet 122, and the BB cut surface of FIG. 5 is shown enlarged. The electromagnetic steel sheet 122 includes a first crystal grain layer 31 and second crystal grain layers 32A and 32B formed above and below the first crystal grain layer 31. In the figure, the second crystal grain layers 32A and 32B are hatched.

第一結晶粒層３１は、凹部５１〜５３が形成される前の状態において、電磁鋼板１２２の上面又は下面のいずれからも露出していない結晶粒によって構成される層である。第二結晶粒層３２Ａ，３２Ｂは、電磁鋼板１２２の上面又は下面から露出する結晶粒により構成される層である。結晶粒は、結晶方位がそろっている結晶の塊であり、第二結晶粒層３２Ａ，３２Ｂの結晶粒は、その粒径が第一結晶粒層３１の結晶粒よりも小さい。 The first crystal grain layer 31 is a layer composed of crystal grains that are not exposed from either the upper surface or the lower surface of the electromagnetic steel sheet 122 in a state before the recesses 51 to 53 are formed. The second crystal grain layers 32 A and 32 B are layers composed of crystal grains exposed from the upper surface or the lower surface of the electromagnetic steel sheet 122. The crystal grains are lumps of crystals having the same crystal orientation, and the crystal grains of the second crystal grain layers 32A and 32B are smaller in size than the crystal grains of the first crystal grain layer 31.

第一凹部５１は、第一結晶粒層３１に達するように形成される。つまり、第一凹部５１の深さｄは、第二結晶粒層３２Ａ，３２Ｂの厚さよりも大きい。また、第一結晶粒層３１の結晶粒は、第一凹部５１の内面の一部を構成している。第二凹部５２及び第三凹部５３と、結晶粒層３１，３２Ａ，３２Ｂとの関係についても、第一凹部５１の場合と同様であるため、重複する説明を省略する。 The first recess 51 is formed so as to reach the first crystal grain layer 31. That is, the depth d of the first recess 51 is greater than the thickness of the second crystal grain layers 32A and 32B. The crystal grains of the first crystal grain layer 31 constitute a part of the inner surface of the first recess 51. Since the relationship between the second concave portion 52 and the third concave portion 53 and the crystal grain layers 31, 32A, 32B is the same as that in the case of the first concave portion 51, overlapping description is omitted.

実施の形態２．
実施の形態１では、凹部５１〜５３が電磁鋼板１２２の溝部として形成される例について説明した。これに対し、本実施の形態では、凹部５１〜５３が一列に配列された多数の微小凹部５４である場合について説明する。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the example in which the concave portions 51 to 53 are formed as the groove portions of the electromagnetic steel sheet 122 has been described. In contrast, in the present embodiment, a case will be described in which the recesses 51 to 53 are a large number of minute recesses 54 arranged in a line.

図１１及び図１２は、本発明の実施の形態２によるコア１２０の詳細構成の一例を示した図である。図１１は、コア１２０の一部を拡大して示した拡大図であり、図５と同様にして軸方向から見たときの様子が示されている。また、図１２は、図１１のＣ−Ｃ切断線によりコア１２０を切断した断面を含む斜視図である。 11 and 12 are diagrams illustrating an example of a detailed configuration of the core 120 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is an enlarged view showing a part of the core 120 in an enlarged manner, and shows a state when viewed from the axial direction in the same manner as FIG. FIG. 12 is a perspective view including a cross section of the core 120 taken along the line CC of FIG.

＜微小凹部５４＞
凹部５１〜５３は、多数の微小凹部５４によって構成される。微小凹部５４の深さｄは、電磁鋼板１２２の厚さｈよりも短い。微小凹部５４は電磁鋼板１２２を軸方向に貫通していない。例えば、厚さｈが３５０μｍの電磁鋼板１２２に対し、深さｄが１００μｍの微小凹部５４が形成される。また、微小凹部５４は、電磁鋼板１２２の表面に、好ましくは円形又は楕円形の開口を有する。多数の微小凹部５４の開口が、電磁鋼板１２２の表面上において一列に配列されている。電磁鋼板１２２の表面には、これらの微小凹部５４の列として、線状の凹部５１〜５３が形成される。 <Micro recess 54>
The recesses 51 to 53 are constituted by a large number of minute recesses 54. The depth d of the minute recesses 54 is shorter than the thickness h of the electromagnetic steel sheet 122. The minute recess 54 does not penetrate the electromagnetic steel sheet 122 in the axial direction. For example, a minute recess 54 having a depth d of 100 μm is formed on the electromagnetic steel sheet 122 having a thickness h of 350 μm. Further, the minute recess 54 preferably has a circular or elliptical opening on the surface of the electromagnetic steel plate 122. The openings of a large number of minute recesses 54 are arranged in a line on the surface of the electromagnetic steel sheet 122. On the surface of the electromagnetic steel sheet 122, linear recesses 51 to 53 are formed as a row of these minute recesses 54.

微小凹部５４は、電磁鋼板１２２にレーザ光を照射することによって形成される。例えば、短パルスレーザを用いることができる。特に、ピコ秒パルスレーザ又はフェムト秒パルスレーザを用いれば、微小凹部５４の加工時に電磁鋼板１２２に歪みが生じるのを抑制することができる。 The minute recesses 54 are formed by irradiating the electromagnetic steel sheet 122 with laser light. For example, a short pulse laser can be used. In particular, if a picosecond pulse laser or a femtosecond pulse laser is used, it is possible to suppress distortion of the electromagnetic steel sheet 122 during processing of the minute recesses 54.

微小凹部５４は、開口の幅ｗが深さｄよりも短く、断面がＶ字形状であることが望ましい。例えば、微小凹部５４の断面形状は、深さｄ＝１００μｍ、開口の幅ｗ＝２０μｍのＶ字形状として形成される。また、体積比で電磁鋼板１２２の１％以下を除去することによって微小凹部５４を形成することが、機械的強度を確保する観点からは望ましい。開口の幅ｗは、凹部５１〜５３の幅方向における微小凹部５４の開口の長さである。 The minute recesses 54 preferably have an opening width w shorter than the depth d and a V-shaped cross section. For example, the cross-sectional shape of the minute recess 54 is formed as a V shape having a depth d = 100 μm and an opening width w = 20 μm. Moreover, it is desirable from the viewpoint of ensuring mechanical strength to form the minute recesses 54 by removing 1% or less of the magnetic steel sheet 122 by volume ratio. The width w of the opening is the length of the opening of the minute recess 54 in the width direction of the recesses 51 to 53.

＜凹部５１＞
第一凹部５１は、電磁鋼板１２２のティース部１２Ｔに形成された凹部であり、多数の微小凹部５４によって構成される。電磁鋼板１２２の表面上において微小凹部５４を一列に配列することにより、径方向に延びる直線状の第一凹部５１が形成される。 <Recess 51>
The first recess 51 is a recess formed in the tooth portion 12 T of the electromagnetic steel plate 122, and includes a large number of minute recesses 54. By arranging the minute recesses 54 in a line on the surface of the electromagnetic steel sheet 122, a linear first recess 51 extending in the radial direction is formed.

図１１の第一上凹部５１Ａは、電磁鋼板１２２の上面に設けられた第一凹部５１であり、電磁鋼板１２２の上面に形成された多数の微小凹部５４によって構成される。同様にして、図１１の第一下凹部５１Ｂは、電磁鋼板１２２の下面に設けられた第一凹部５１であり、電磁鋼板１２２の上面に形成された多数の微小凹部５４によって構成される。 A first upper recess 51 A in FIG. 11 is the first recess 51 provided on the upper surface of the electromagnetic steel plate 122, and is configured by a large number of minute recesses 54 formed on the upper surface of the electromagnetic steel plate 122. Similarly, the first lower recess 51 B in FIG. 11 is the first recess 51 provided on the lower surface of the electromagnetic steel plate 122, and is configured by a large number of minute recesses 54 formed on the upper surface of the electromagnetic steel plate 122.

なお、本実施の形態では、アウターロータ型のモータＭ１の例について説明したが、本発明の適用対象は、この様なモータのみに限定されない。すなわち、本発明は、電磁鋼板１２２を積層してコア１２０が形成され、当該コア１２０のティース部１２Ｔが径方向に延び、当該ティース部１２Ｔに対し周方向に導線を巻回させた電機子を備えたモータに適用することができる。 In the present embodiment, the example of the outer rotor type motor M1 has been described. However, the application target of the present invention is not limited to such a motor. That is, according to the present invention, an armature in which a core 120 is formed by laminating electromagnetic steel sheets 122, a tooth portion 12T of the core 120 extends in a radial direction, and a conductive wire is wound around the teeth portion 12T in a circumferential direction. It can be applied to a provided motor.

例えば、ロータ１１がステータ１２よりも径方向内側に配置されているインナーロータ型モータに対し、本発明を適用することができる。インナーロータ型モータの場合、ティース部１２Ｔがコアバック部１２Ｂよりも径方向内側に配置される。つまり、ティース部１２Ｔの径方向外端にコアバック部１２Ｂが配置され、ティース部１２Ｔの径方向内端にアンブレラ部１２Ｕが配置される。 For example, the present invention can be applied to an inner rotor type motor in which the rotor 11 is disposed radially inward of the stator 12. In the case of an inner rotor type motor, the teeth portion 12T is disposed radially inward from the core back portion 12B. That is, the core back portion 12B is disposed at the radially outer end of the teeth portion 12T, and the umbrella portion 12U is disposed at the radially inner end of the teeth portion 12T.

また、本実施の形態では、ステータ１２が電機子で構成されるブラシレス型のモータＭ１の例について説明したが、本発明の適用対象は、この様なモータのみに限定されない。すなわち、本発明は、ロータが電機子で構成されるブラシ付きのモータにも適用することができる。 Further, in the present embodiment, the example of the brushless motor M1 in which the stator 12 is formed of an armature has been described. However, the application target of the present invention is not limited to such a motor. That is, the present invention can also be applied to a motor with a brush whose rotor is composed of an armature.

また、本発明によるコア１２０は、コイル１２１の取り付け後に、折り曲げ加工を行うことにより、コアバック部１２Ｂを環状にするストレートコア（展開コア）であってもよい。また、本発明によるコア１２０は、アンブレラ部１２Ｕを備えていないコアであってもよい。また、本発明によるコア１２０は、２以上の分割コアで構成することもできる。つまり、コア１２０は、予めコイルが取り付けられた２以上の分割コアを互いに連結して構成されるものであってもよい。 Further, the core 120 according to the present invention may be a straight core (deployed core) in which the core back portion 12B is formed in an annular shape by performing a bending process after the coil 121 is attached. The core 120 according to the present invention may be a core that does not include the umbrella portion 12U. In addition, the core 120 according to the present invention may be composed of two or more divided cores. That is, the core 120 may be configured by connecting two or more divided cores to which coils are attached in advance.

上記実施の形態では、コアバック部１２Ｂが円環形状を有する場合の例について説明した。しかしながら、コアバック部１２Ｂは周方向に延びる形状を有すればよく、他の形状を有するものであってもよい。例えば、コアバック部１２Ｂは、多角形の内縁又は外縁を有する環状形状であってもよい。また、コアバック部１２Ｂの幅は一定でなくてもよい。 In the said embodiment, the example in case the core back part 12B has an annular shape was demonstrated. However, the core back part 12B should just have the shape extended in the circumferential direction, and may have another shape. For example, the core back portion 12B may have an annular shape having a polygonal inner edge or outer edge. Further, the width of the core back portion 12B may not be constant.

１０シャフト
１１ロータ
１１Ｂ底板部
１１Ｃ円筒部
１１０ロータホルダ
１１１ロータマグネット
１２ステータ
１２Ｂコアバック部
１２Ｔティース部
１２Ｕアンブレラ部
１３回路基板
１４軸受
１５ブラケット
１５Ｃ円筒部
１５Ｆフランジ部
１６スペーサ
３１第一結晶粒層
３２Ａ，３２Ｂ第二結晶粒層
５１第一凹部
５１Ａ第一上凹部
５１Ｂ第一下凹部
５２第二凹部
５３第三凹部
５４微小凹部
１２０コア
１２１コイル
１２２電磁鋼板
２００評価用電機子
２０１駆動電流
２０２磁場
２０３渦電流
２１０比較用電機子
２１１電磁鋼板
Ｊ回転軸
Ｍ１モータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Shaft 11 Rotor 11B Bottom plate part 11C Cylindrical part 110 Rotor holder 111 Rotor magnet 12 Stator 12B Core back part 12T Teeth part 12U Umbrella part 13 Circuit board 14 Bearing 15 Bracket 15C Cylindrical part 15F Flange part 16 Spacer 31 First crystal grain layer 32A, 32B 2nd crystal grain layer 51 1st recessed part 51A 1st upper recessed part 51B 1st lower recessed part 52 2nd recessed part 53 3rd recessed part 54 Micro recessed part 120 Core 121 Coil 122 Electrical steel sheet 200 Evaluation armature 201 Drive current 202 Magnetic field 203 Eddy Current 210 Comparative armature 211 Electrical steel plate J Rotating shaft M1 Motor

Claims

A motor armature used for a motor,
A core having two or more electromagnetic steel plates laminated and having a teeth portion extending in a radial direction of the motor;
A conductive wire wound in the circumferential direction around the teeth portion;
Wherein the surface of the electromagnetic steel plates, the recess is provided,
The recess includes two or more first recesses extending in the radial direction ,
The first recesses are respectively located on the upper surface and the lower surface of the teeth portion of the electromagnetic steel sheet,
At least one said 1st recessed part located in the upper surface or lower surface of the said electromagnetic steel sheet is located between two adjacent said 1st recessed parts located in the surface of an axial direction opposite side, The armature for motors characterized by the above-mentioned. .

2. The motor armature according to claim 1 , wherein the first recesses are alternately disposed on an upper surface and a lower surface of the electromagnetic steel sheet in a circumferential direction.

3. The motor armature according to claim 2 , wherein the three or more first recesses are positioned at substantially the same interval in the circumferential direction.

The core is disposed at one end of the teeth portion, and includes an umbrella portion that faces the magnet of the motor and extends in the circumferential direction.
The recess includes two or more second recesses located on the surface of the umbrella portion,
The second recess of the umbrella portion, compared to the first recess of the tooth portions, motor electrical machine according to any one of claims 1 to 3, wherein the spacing of said second recess adjacent narrow Child.

The core is disposed at the other end of the tooth portion, and extends in the circumferential direction.
An umbrella portion disposed at one end of the tooth portion, facing the magnet of the motor and extending in the circumferential direction;
The circumferential length of the umbrella portion is longer than the circumferential length of the teeth portion,
Two or more second concave portions are located on the surface of the umbrella portion,
The motor armature according to claim 4 , wherein an interval between the adjacent second recesses increases toward the rotor.

The electromagnetic steel sheet includes a first crystal grain layer, and a second crystal grain layer formed above and below the first crystal grain layer and configured with crystal grains smaller than the first crystal grain layer,
The motor armature according to claim 1, wherein the recess reaches the first crystal grain layer.

The motor armature according to any one of claims 1 to 6 , wherein the first recess is configured by a large number of minute recesses arranged in a row in a radial direction.

The recess, the motor armature according to any one of claims 1 to 7, characterized in that it consists of groove shape.

The recess, the motor armature according to any one of claims 1 to 8, depth being larger than the circumferential width.

The minute recess has a circumferential width of approximately 20 μm and a depth of 100 μm.
The motor armature according to claim 7 , wherein the volume of the minute recess is 1% or less of the volume of the electromagnetic steel sheet.

The recess, the motor armature according to any one of claims 1 to 10, characterized in that is formed by using a picosecond pulse laser or femtosecond pulsed laser.

A stator comprising the motor electronic device according to any one of claims 1 to 11 ,
A rotatable shaft,
A motor, comprising: a rotor attached to the shaft and rotating relative to the stator.